(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電路を開閉する接点と、直流電路に流れた短絡電流を限流する限流リアクトルと、限流リアクトルの出力電流が規定値を超えたときに接点を開く引外し装置とを備えたことを特徴とする直流遮断器。
【請求項２】
前記限流リアクトルが、磁石を備えた鉄心と、短絡電流が流れたときに鉄心に磁石の磁束と反対向きの磁束を発生するコイルとを含む請求項１記載の直流遮断器。
【請求項３】
前記コイルが、磁石と反対側の鉄心に巻かれた第１コイルと、磁石側の鉄心に巻かれた第２コイルとを含み、第１コイルが巻線部の巻数比を調整可能である請求項２記載の直流遮断器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流電路を保護する直流遮断器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、データセンターにおける省エネ対策の一つとして直流給電方式が検討されている。従来の交流給電方式によると、ＵＰＳ（無停電電源装置）でのＡＣ／ＤＣ／ＡＣ変換に加え、サーバー入力時にもＡＣ／ＤＣ変換が必要で、計３回の電力変換に伴って電力を浪費する。これに対し、直流給電方式によれば、ＡＣ／ＤＣの１回の電力変換で電源をサーバーに供給できるため、消費電力を低減できる利点がある。
【０００３】
ところで、直流給電方式の場合は、直流配電部に短絡事故対策が必要となるが、現状では、ヒューズを用いた対策が講じられている。例えば、特許文献１では、直流電路に短絡電流が流れたときに、ヒューズを瞬時に溶断する回路を用いて、アーク放電を発生させない技術が提案されている。また、図３に示すような３極または４極ある交流遮断器の端子を内部にある接点が直列接続となるように引き回し、直流遮断器５０，６０として用いる方法も知られている。それ以外にも、遮断器の負荷側配線の余長を過剰にとって短絡電流を低減する方法も知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−２４３２８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来技術によると、電路の復旧にヒューズを交換する手間と時間を要するうえ、アーク放電を防止するための専用回路が必要になるという問題点があった。また、引き回しタイプの直流遮断器５０，６０によると、１相あたり多数の接点を直列に接続する必要があった。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、ヒューズを使用したり多数の接点を直列接続したりすることなく、直流電路を短絡電流から保護できる直流遮断器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の直流遮断器は、直流電路を開閉する接点と、直流電路に流れた短絡電流を限流する限流リアクトルと、限流リアクトルの出力電流が規定値を超えたときに接点を開く引外し装置とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
ここで、限流リアクトルは、磁石を備えた鉄心と、短絡電流が流れたときに鉄心に磁石の磁束と反対向きの磁束を発生するコイルとを含む。コイルは、磁石と反対側の鉄心に巻かれた第１コイルと、磁石側の鉄心に巻かれた第２コイルとを含み、第１コイルが巻線部の巻数比を調整可能である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の直流遮断器によれば、直流電路に短絡電流が流れたときに、限流リアクトルが短絡電流を制限した状態で、引外し装置が接点を開放するので、アーク放電の発生を抑えて、電路を安全に遮断できる。したがって、ヒューズの使用や多接点の直列接続を必要としない簡単かつ便利な構成によって、直流電路を短絡電流から保護できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態を示す直流遮断器の電気回路図である。
【図２】図１の直流遮断器の限流リアクトルを示す磁気回路図である。
【図３】従来の直流遮断器を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１に示す直流遮断器１は、例えばデータセンターの配電盤に内装されるケーシング２を備えている。ケーシング２の外面には、直流電源（図示略）に接続される端子Ｔ１，Ｔ２と、多数のサーバーを含む負荷回路３に接続される端子Ｔ３，Ｔ４とが設けられている。プラス同士の端子Ｔ１，Ｔ３は電線４で接続され、マイナス同士の端子Ｔ２，Ｔ４が電線５で接続され、両方の電線４，５によって直流電路が形成されている。
【００１２】
ケーシング２の内部には、直流電路を開閉する接点６と、接点６を駆動する限流ユニット７とが設けられている。接点６は、プラス電線４上に、またはマイナス電線５上に、あるいは２本の電線４，５上にそれぞれ設けることができる。限流ユニット７には、直流電路に流れた短絡電流を限流する限流リアクトル８と、限流リアクトル８の出力電流Ｉｓが規定値を超えたときに接点６を開く電磁引外し装置９とが直列に設けられている。電磁引外し装置９はリンク１０を介して１つまたは２つの接点６に連結されている。限流リアクトル８は鉄心１１上に第１コイルＬ１と第２コイルＬ２を備え、第２コイルＬ２の両端間にダイオードＤ１，Ｄ２が接続されている。
【００１３】
図２に示すように、鉄心１１の一部には磁石１２が設けられ、磁石１２側の鉄心１１に第２コイルＬ２が巻き付けられ、磁石１２と反対側の鉄心１１に第１コイルＬ１が巻き付けられている。第１コイルＬ１は電磁引外し装置９に接続される可動端子Ｔ５を備え、可動端子Ｔ５の位置に応じて巻線部Ｌ1ａ，Ｌ１ｂの巻数比を調整可能に構成されている。そして、第１コイルＬ１は磁石１２の磁束Ｍａと反対方向の磁束を発生するように巻かれ、第２コイルＬ２が磁石１２の磁束Ｍａと同方向の磁束を発生するように巻かれ、直流電路に短絡電流が流れたときに、第１コイルＬ１が鉄心１１に磁石１２の磁束Ｍａと反対向きの磁束Ｍｂを発生するようになっている。
【００１４】
上記構成の直流遮断器１において、電線４に通常値の母線電流Ｉが流れているときには、コイルＬ１，Ｌ２の巻数比が鉄心１１に磁石１２と同方向の磁束Ｍａが発生するように設定されているため、磁石１２の磁束Ｍａが増強され、かつ直流電流が流れることでコイルＬ１，Ｌ２が低インダクタンス状態となり、母線電流Ｉが限流されないまま引外し装置９に出力され、引外し装置９が接点６を閉じた状態に保持する。電線４に過電流が流れたときには、従来と同様に、引外し装置９がその電流を保持したまま電磁コイルに流し、規定のタイミングで接点６を引き外す。
【００１５】
一方、短絡電流が流れた場合は、第１コイルＬ１の磁束Ｍｂが磁石１２の磁束Ｍａに打ち勝ち、磁束の方向が逆転し、限流リアクトル８の中央部の磁気ギャップを通過して大きな磁束の変化をもたらす。つまり、ＢＨ曲線の第３象限から第１象限に移行することで大きな磁束変化が生じる。この磁束変化は第１コイルＬ１の巻線部Ｌ1ａ，Ｌ１ｂの分圧、すなわちトランス相互誘導による電流増幅を伴い、引外し装置９のコイルに大電流が流れ、接点６が引外され、直流電路が遮断される。
【００１６】
電路遮断時には、接点６に流れる短絡電流が限流リアクトル８によって限流されているので、アーク放電の発生を抑えて、接点６を安全に引き外すことができる。また、限流リアクトル８の出力電流Ｉｓは、第１コイルＬ１における巻線部Ｌ１ａ，Ｌ１ｂの巻数比を調整することによって短絡電流相当値まで増幅させることができるので、電磁引外し装置９の動作特性を変えずに直流電路を限流遮断することが可能である。
【００１７】
例えば、第１コイルＬ１の巻数比を Ｌ１ａ：Ｌ１ｂ＝Ｎ：１ （＝Ｉ：Ｎ×Ｉ） としたとき、限流リアクトル８の出力電流Ｉｓは （Ｎ＋１）×Ｉ
となる。ただし、電流値の関係は、母線電流Ｉ＜出力電流Ｉｓ である。
【００１８】
なお、本発明の直流遮断器は、データセンターにおける用途に限定されず、直流電力を使用する各種設備に適用できる。その他、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で各部の構成を適宜に変更して実施することも可能である。
【符号の説明】
【００１９】
１    直流遮断器
３    負荷回路
６    接点
７    限流ユニット
８    限流リアクトル
９    電磁引外し装置
１１    鉄心
１２    磁石
Ｌ１    第１コイル
Ｌ２    第２コイル
【図１】
0005828783.tif 000002
【図２】
0005828783.tif 000003
【図３】
0005828783.tif 000004